Короткое замыкание в пищевой сети

Микроскопические гаптофитовые водоросли вида Emiliania huxleyi — одни из самых многочисленных обитателей моря. Во время весеннего цветения они образуют скопления площадью в квадратные километры, видимые даже из космоса. Вместе с другим фитопланктоном они ответственны примерно за половину глобального фотосинтеза, поглощая CO₂ и выделяя кислород. Кроме того, эти водоросли используют CO₂ для создания кальцитовых чешуек, укрепляющих их оболочку, что делает их важным фактором для стабильности климата.

Однако ежегодное цветение E. huxleyi регулярно и резко обрывается из-за массового заражения вирусами. До сих пор механизм гибели водорослей был неясен.

Молекулярный механизм заражения

Учёные из Университета Фридриха Шиллера в Йене и Института Вейцмана в лабораторных условиях заразили водоросли вирусами и проанализировали изменения в их метаболизме. Оказалось, что вирусы кардинально перестраивают метаболизм водорослей уже через час после заражения, заставляя их производить нужные вирусам молекулярные компоненты.

• Вирусы стимулируют выработку определенных сфинголипидов, необходимых для их репликации.
• Через несколько часов заражённая клетка водоросли лопается, высвобождая около 500 новых вирусных частиц.

Защита водорослей

Исследователи также обнаружили, что водоросли не сдаются без борьбы. Они сопротивляются, резко сокращая биосинтез терпенов — углеводородов, которые также необходимы вирусам. В модельных экспериментах подавление производства терпенов с помощью ингибиторов приводило к значительному снижению выхода вирусов.

Последствия для пищевой сети океана

E. huxleyi и её вирусы служат моделью для понимания морской пищевой цепи. Вирусы создают в ней «короткое замыкание»: они изымают значительную часть связанного углерода из классической цепи (водоросли → мелкие животные → рыбы) и направляют его бактериям глубин океана. Какие последствия это имеет для всей экосистемы, покажут будущие исследования.